Сначала генерируется непрерывная частота со скважностью 2 - меандр 20-40кГц от задающего генератора, потом цифровой модулятор по сигналам микропроцессора либо присваивает разные значения скважности для сигнала соответствующие разным скоростям, либо управляет длительностью импульсов с помощью матрицы (это не суть важно как), далее формирует НЧ-пачки, ну а потом осуществляется "привязка к земле", т.е превращение сформированного сигнала в сигнал однополярного напряжения, как на рисунке выше и усиливается по мощности, чтобы не посадить низкоомной нагрузкой.
Не, теперь я точно пас..
Прошу прощения у форумчан за затянувшуюся дискуссию с тов.Олегом на тему, не особо связанную с темой топика.... Но чего то оппонент как то уж больно нездорóво на меня действует...
Маленько подытожу, чтобы со своей стороны довести этот вопрос до логического завершения... Может кого то из форумчан заинтересует...
..Итак, конечно же, никакой двойной модуляции одновременно низко- и высокочастотной ШИМ нет- либо ШИМ низкочастотная, либо высокочастотная. Более длительные паузы, которыми периодически прерывается ШИМ сигнал непосредственного отношения к шим не имеют– во время этих пауз происходит измерение величины противо-эдс с целью реализации алгоритма компенсации изменения скорости локомотива при изменении нагрузки, вызванное, например, движением по переменному профилю или в кривых.
Непосредственно, длительностью этих пауз или частотой их следования регулирования скорости вращения двигателя не происходит. На примере декодеров Zimo– длительность паузы неизменна во всех режимах работы двигателя, есть лишь возможность задать её в некотором пределе, в зависимости от параметров подключенного двигателя.
Аналогично по частоте следования пауз– в ранних прошивках можно было лишь задать постоянную частоту следования пауз (в диапазоне 70-220 раз в секунду– в описании, в отношении этого параметра, даже размерность Герцы не применяется– написано "количество отчсётов противо-эдс в секунду). В более поздних прошивках появилась некоторая адаптация частоты замеров противо-эдс в зависимости от диапазона скорости, но по прежднему, сама по себе частота формирования пауз непосредственно скорость не регулирует, хотя, разумееся, наличие длительных пауз вносит определённое влияние, в частности, уменьшая средню скорость вращения.
Алгоритм компенсации изменения скорости по изменению противо-эдс (BEMF) насколько остроумый, настолько же и компромиссный. С одной стороны, данный метод позволяет получить обратную связь без дополнительных примочек к двигателю типа датчика оборотов, с другой стороны, ухудшает характеристики двигателя, заставляя его работать в режиме прерывистых токов, снижая жёсткость его результирующих механических и электромехамических характеристик, увеличивая неравномерность вращения и нагрев (хотя и не в такой степени, как при работе от низкочастотного шим). Но в результате, система в целом, из-за получившегося контура регулирования с обратной связью, обретает новые качества, особенно ценные при работе на сверхмалых скоростях. При движении на которых без регулирования с обратной связью, вследствие динамически изменяющейся нагрузки, и тем более меняющейся, чем длиннее состав, состав бы просто остановился.
Конечно, есть вариант питать двигатель импульсным напряжением низкой частоты, но этот метод ещё более компромиссный, и, скорее, ущербный– большие колебания тока, момента и скорости не лучшим образом сказываются не только на двигателе, но и, например, на состоянии трансмиссии локомотива.
При этом, никакие "толкающие импульсы тока" тут не причём, бред это полный. Момент дпт с независимым, а равно и с возбуждением от постоянного магнита прямо пропорционален току якоря (с постоянным коэффициентом, называемым "электромехамическая постоянная двигателя" и зависящим от конструктивных параметров двигателя). От величины тока, а не от скорости его изменения. Любые провалы тока лишь уменьшают момент, но никак не создают "толкающие импульсы".
В итоге, принцип работы на малых оборотах с низкочастотной шим состоит в том, что за время коротких периодов наличия импульсов ток успевает вырасти до значительных величин, что обеспечивает значительный запас по моменту, перекрывающий возможные колебания нагрузки. А паузы между соседними импульсами шим в этом случае случае нужны для того, чтобы средняя скорость вращения оставалась на низком уровне, а не для "токающих импульсов". В итоге, двигатель в такой ситуации будет крутиться, больше напоминая шаговый, всё время работая при значительных переходных процессах.
Вообще, под "низкой частотой шим" для конкретного дпт подразумевается, что длительность переходных процессов по току значительно меньше периода шим, т.е. за один импульс ток в обмотке успевает вырасти до установившегося значения, определяемого скважностью и бóльшую часть времени в течение импульса напряжения находиться в этом состоянии. Аналогично, в паузе быстро спадать.
При высокой частоте шим, ток за период шим может измениться только на незначительную величину.
Поэтому, чтобы достичь соответствующего текущей сккважности значения тока, требуется некоторое количество импульсов, условно, несколько десятков. Понятно, что если во время паузы между соседними импульсами шим ток упадёт до нуля, то на следующем импульсе рост надо тока снова начнётся с нуля, и в итоге никогда не достигнет нужного значения. Поэтому важнейшим условием работы на высоких частотах является непрерывность тока якоря в паузах. В случае H-моста это обеспечивается тем, что один из работающих во время импульса транзисторов (верхний или нижний транзистор диагонали) остаётся открытым. Ток от одной щётки течёт через этот открытый транзистор в прямом направлении, далее, через обратный диод одноимённого транзистора другой диагонали и попадает на вторую щётку дпт. Обратный диод, в случае полевого транзистора, присутствует между истоком и стоком внутри транзистора, а в случае биполярного это внешний диод, включённый между коллектором и эмиттером. В итоге, за время паузы между импульсами, ток якоря хотя и будет снижаться, но не полностью, увеличиваясь от импульса к импульсу, и достигая, в конечном итоге требуемой величины, незначительно колеблясь вокруг среднего значения.
Иначе дело обстоит в перерывах в шим для измерения противо-эдс. В этом случае наоборот, требуется разомкнуть цепь тока якоря– иначе ничего не померить, кроме падения напряжения на открытом транзисторе и последовательно с ним диоде. Для этого необходимо закрыть и второй транзистор рабочей диагонали.
Поэтому, на осциллограмме, во время маленьких пауз между импульсами практически прямая линия вблизи нуля, а во время больших перерывов для замера bemf можно увидеть пик эдс самоиндукции (всё таки ток на индуктивной нагрузке рвём), со временем спадающий до значения противо-эдс.
Ни собственная ёмкость якоря двигателя, ни внешний кондннсатор в несколько десятков нанофарад не позволит хоть сколько нибудь заметно отфильтровать прямоугольное напряжение, формируемого транзисторными ключами с выходным сопротивлением в десятые доли ома– тут нужны десятки, а то и сотни микрофарад, поэтому напряжение на щётки, а стало быть и на обмотку дпт поступает всё той же прямоугольной формы.
И говорить о сдвиге фаз при негармоническом воздействии, мягко говоря, несколько неуместно. При ступенчатом изменении напряжения ток в обмотках будет относительно медленно нарастать/ спадать, в частности, по экспоненциальному закону.
Ну и напоследок– ещё одна интересная картинка: осциллограмма снята при повышенной нагрузке, гориз.развёртка 1 мс в клетке. Тут перед началом перерыва для замера противо-эдс, и ,соответственно, перед пичком эдс самоиндукции видна короткая пачка импульсов противоположной полярности. Тут я только предположение могу высказать: определив, что ток якоря большой (вследствие большой нагрузки), декодер перед тем, как рвать цепь якоря, переполюсовывает шим на контактах дпт на короткое время на противоположное направление, с тем, чтобы уменьшить ток якоря и в результате, уменьшить эдс самоиндукции...
Как уже заметил ув. Gematogen, если декодер не поддерживает алгоритм компенсации изменения нагрузки, или его отключить– будет непрерывный шим сигнал без больших пауз.
Понимаю, что вся изложенная теория конкретно расходится с теорией Олега, ну так мы и живём в разных мирах..
